【技法点拨】
粗细均匀的柱形物体放在水平面上时,
,对水平面的压强
,用该公式讨论比较方便,注意适用条件.
重难点三压力和压强的计算
例3(2018·衡阳)为了倡导绿色出行,衡阳市投放了大量的共享自行车,小明在水平路面上匀速骑行900m.所用时间为3min时,人与车总质量约60kg,每个轮胎与地面接触面积约为0.01m2.求:
(g取10N/kg)
(1)自行车行驶的速度为多少m/s;
(2)自行车对地面的压力;
(3)此时自行车对地面的压强.
【技法点拨】
计算固体产生的压力与压强时,一般先求压力,再求压强.通常情况下,物体对水平面的压力等于物重.则根据F=G先求出压力大小,然后再用
求压强.
探究·常考实验
实验探究影响压力作用效果的因素
本实验主要的考查点有:
(1)选用海绵或沙子的原因(便于观察实验现象);
(2)转换法的应用(压力的作用效果通过海绵的凹陷程度体现);
(3)控制变量法的应用
a.研究压力的作用效果与受力面积的关系时,控制压力大小不变;受力面积越小,压力的作用效果越明显;
b.研究压力的作用效果与压力大小的关系时,控制受力面积不变;压力越大,压力的作用效果越明显;
(4)完善实验步骤;
(5)补充表格,自选器材设计实验;
(6)实验结论的总结(由实验方案对比得出结论).
例(2017·湘潭)利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图甲、乙、丙所示.
(1)图中压力的作用效果是通过海绵发生(选填“形变”或“运动状态改变”)来体现的,我们(选填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验.
(2)通过比较图甲和图乙,说明受力面积一定时,压力,压力的作用效果越明显;通过比较图和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显.
(3)实验中主要采用的研究方法是(选填“控制变量法”或“理想实验法”).
分类练习
考点1增大和减小压强的方法
1.(2017·盐城)下图所示情景中,为了增大压强的是()
2.(2017·常州)汽车行驶在沙漠、雪地,常因轮胎下陷、打滑而受困.用“脱困板”垫在轮胎下面可化险为夷.“脱困板”下表面宽大,目的是;上表面凹凸不平,目的是.
考点2压力与压强的比较与计算
3.(2015·南通改编)重2N的文具盒,放在桌面上,用相机正对它拍摄的全景照片如图.请估测文具盒对桌面的压强最接近于()
A.100PaB.200PaC.300PaD.400Pa
4.(2016·淮安)总质量为2×104kg的坦克静止在水平地面上,履带与地面的总接触面积为4m2,则坦克对地面的压力为N,压强为Pa.(g取10N/kg)
5.(2018·镇江)消防员趴在淤泥地上、受困者伏在其背部用力即可从淤泥里成功脱离,这与压强的知识有关.图1摸拟受困者双脚站立时的场景,他对水平地面的压强为15000Pa;图2模拟消防员趴在淤泥地上的场景,当受困者完全伏在消防员背上后,消防员与水平地面的接触面积为0.5m,受困者与消防员的质量分别为60kg和50kg,g取10N/kg.
(1)求受困者所受的重力;
(2)求图1中受困者双脚与地面的接触面积;
(3)当受困者完全伏在图2中消防员背上后,求消防员对地面的压强.
考点3探究影响压力作用效果的因素
6.(2017·无锡)探究压力的作用效果与受力面积的关系时,分别采用如图甲、乙所示的两种方法.用两只手的食指分别压在铅笔两端.
(1)的方法不合理,该方法未控制相等.
(2)图甲中,铅笔笔尖面积是0.5mm2,两手指均用2N的力对压铅笔两端.则笔尖对手指的压强为Pa.
第2课时液体压强与气体压强
梳理·考点清单
考点一液体的压强
1.产生原因
一是液体受到;二是液体具有.
2.测量
液体压强计是通过U形管来显示液体内部压强大小的.
3.液体压强的特点
(1)在液体内部压强随深度的增加而;
(2)在液体内部同一深度处向各个方向的压强大小;
(3)在不同液体的同一深度,液体的密度越大,压强.
考点二气体的压强
1.大气压强
(1)定义:
大气对处在其中的物体有,这种压强叫作大气压强,简称;
(2)最早验证大气压强存在的著名实验叫实验.
2.大气压强的测量
(1)最早测定大气压的实验叫实验,该实验测得的大气压的值相当于cm高的水银柱产生的压强,数值约等于Pa,人们通常把这样大小的大气压叫作.
(2)气压计:
从气压计表盘上直接读出大气压的值.
3.大气压的变化
(1)大气压随海拔高度的增大而;
(2)在同一地点,大气压强也不是固定不变的,季节和天气的变化也会引起大气压的变化.
考点三流体压强与流速的关系
1.流体
通常把和统称为流体.
2.流体压强与流速的关系
在流体中,流速越大的地方,压强.
3.应用
(1)火车进站时,旅客必须站在安全黄线以外;
(2)飞机的升力:
由于机翼为上凸下平的流线型,使得上方气流比下方气流的流速,所以下方空气的压强上方空气的压强,从而机翼获得了向上的升力.
突破·重点难点
重难点一液体压强的比较和分析.
例1(2018·邵阳)如图所示,向两支同样的试管中注入质量相等的甲、乙两种液体,发现液面在同一水平线上,比较甲、乙两种液体对试管底部的压强()
A.甲大B.乙大C.一样大D.无法确定
例2(20l7·自贡)如图所示,一个密封的圆台状容器,内装一定质量的水,放在水平桌面上,现把它倒置过来,则()
A.水对容器底的压力减小
B.水对容器底的压强减小
C.容器对桌面的压强减小
D.容器对桌面的压力减小
【技法点拨】
(1)首先要明确液体的压强只与液体的密度和深度有关,与液重无关.液体的深度“h”,是指从液体中某点到自由液面的竖直距离.
(2)计算液体产生的压力和压强时,一般先计算压强,再计算压力.即先用p=ρgh求出压强,再用F=pS求出压力.
注愈:
只有对于柱形容器,容器底部受到的液体压力才等于液重.
重难点二大气压存在的现象
例3(2018·烟台)如图是小明为家里的盆景设计的一个自动供水装置,他用一个塑料瓶装满水后倒放在盆景中,瓶口刚刚被水浸没,这样盆景中的水位可以保持一定的高度.塑料瓶中的水不会立刻全部流掉的原因是()
A.受浮力的作用
B.外界大气压的作用
C.盆景盘支持力的作用
D.瓶口太小,水不易流出
【技法点拨】
(1)首先应明确应用大气压工作的原理:
是在某处使气压降低或升高,由于存在大气压差,在外界大气压的作用下,产生了某种效果.
(2)分析实例中的内、外位置处是否存在大气压差进行解答.
注意:
(1)生活中常见的利用大气压工作的实例:
钢笔囊吸墨水,吸管吸饮料,抽水机抽水、真空采血管采血、吸盘挂钩紧贴墙壁等;
(2)在有关大气压的很多实例中,所谓的“吸”其实都是大气压的“压”在起作用.
重难点三流体压强与流速关系的应用
例4(2018·江西)2018年5月,一架正在高空中飞行的飞机,风挡玻璃突然爆裂,此时副驾驶整个上半身被“吸”出舱外,导致这一现象发生的原因是()
A.副驾驶受到的重力突然减小
B.舱内气压变大,舱外气压变小
C.舱内空气流速小压强大,舱外空气流速大压强小
D.舱内温度降低,压强突然增大
【技法点拨】
(1)首先要弄清流体哪部分流速快、哪部分流速慢;
(2)其次根据流体压强与流速的关系判断哪部分受到的压强大,哪部分受到的压强小;(3)最后根据物体所受压强差作用将会产生什
么表现形式和现象.
注意:
流速大小关系的判断方法:
(1)自然流动——如流动的空气、水流,一般是在较宽阔的地方流速慢,较狭窄的地方流速快;
(2)高速运动的物体周围,离物体越近的地方流体的流速越大,压强越小;(3)物体表面凸出的地方,其周围流体的流速大.
探究·常考实验
实验探究影响液体内部压强的因素
本实验常见的考查点有:
(1)实验中使用的测量工具(U形管压强计);
(2)实验前检查装置气密性的方法(用手压金属盒上的橡皮膜,观察U形管中的液柱是否变化,若变化,则气密性良好;若两液柱始终相平,则漏气);
(3)转换法的应用(根据U形管压强计中两管液面的高度差来判断液体压强的大小);
(4)控制变量法的应用
a.探究液体内部压强与方向的关系(让金属盒处于同种液体、相同的深度,不同的方向);
b.探究液体内部压强与深度的关系(让金属盒处于同种液体、相同的方向,不同的深度);
c.探究液体内部压强与液体密度的关系(让金属盒处于相同深度、相同的方向,不同密度的液体中);
(5)表格数据分析得出结论.
例(2018·衡阳)在探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验中.
(1)实验中液体压强的大小变化是通过比较U形管两侧液面的变化,将探头放进盛水的容器中,探头的橡皮膜受到水的压强会(选填“内凹”或“外凸”).
(2)通过比较C、D两个图,可得到结论:
同一种液体的压强随的增加而增大.
(3)通过比较D、E两个图,可得到结论:
在深度相同时,液体的越大,压强越大.
(4)通过比较A、B、C三个图,可得到结论:
.
分类练习
考点1探究液体压强的影响因素
1.(2018·盐城)如图所示,小明将压强计的金属盒分别放入甲、乙两种液体中,从图中可以得到的结论是()
A.甲液体的密度大于乙液体的密度
B.甲液体的密度等于乙液体的密度
C.甲金属盒处的压强等于乙金属盒处的压强
D.甲金属盒处的压强小于乙金属盒处的压强
2.(2017·南京)小明用如图甲所示的装置,探究影响液体内部压强的因素.
(1)在图乙中,将橡皮膜先后放在a、b位里处可知,同种液体,越大,压强越大,支持该结论的实验现象是:
.
(2)为了探究密度对液体内部压强的影响,还需将橡皮膜放在图而中(选填“c”或“d”)位置处.
考点2液体压强的比较
3.(2018·常州)水平桌面上,甲、乙、丙三个同规格容器内各装有液体,小明将完全相同的三个小球分别放入三个容器内,小球静止时状态如图所示,此时三个容器中的液面相平.三个容器底部受到的液体压强大小关系是()
A.p甲=P乙=P丙B.p甲>p乙>p丙
C.p甲>P乙=P丙D.p甲<
4.(2016·徐州)汛期,上涨的河水挟裹着比平时更多的泥沙,使得河水的密度变,对堤坝的压强变.说河水是运动的,选择的参照物是.
5.(2018·苏州)如图,甲、乙两容器底面积相同,内装质量相等,深度相同的不同液体,两容器内液体的密度分别为ρ甲和ρ乙,底部受到液体的压强分别为p甲和P乙,则ρ甲
ρ乙,p甲P乙.(均选填“=”“>”或“<”)
考点3气体的压强
6.(2016·苏州)下列图例能说明大气压强存在的是()
7.(2017·南通)用易拉罐、水、橡皮泥、酒精灯按图示装置体验大气压的存在.下列说法中不正确的是()
A.易拉罐被压瘪说明大气压的存在
B.易拉罐被压瘪也可说明力能使物体发生形变
C.用酒精代替水注入罐中也能完成实验
D.罐口不用橡皮泥封堵住也能观察到罐被压瘪
8.(2018·徐州)如图所示的希罗喷泉,用3根管子连接3个容器,容器a是敞口的,容器b和c是密闭的.容器中有一些水,管B有水喷出.管A中水流的方向是向,容器b中气体压强的大小比外界大气压,要增大喷泉的高度,应增加容器的高度.
9.(2018·无锡)为了测量大气压强,某同学选择的器材有:
25mL注射器、0~10N的弹簧测力计、刻度尺和细线,实验步骤如下:
(1)如图甲,用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度L=cm.
(2)如图乙,把注射器活塞推至筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞开始滑动时,记录弹簧测力计的示数F=N.
(3)该同学所测得的大气压强值为Pa.
考点4流体的压强与流速的关系
10.(2018·苏州)流体的压强与流速有关,下列现象与这一物理知识无关的是()
A.甲图中,同学向前吹气,纸条向上运动
B.乙图中,在气球的左侧吹气,气球向左侧运动
C.丙图中,同学用吸管吸饮料,饮料进入口中
D.丁图中,在硬币上方吹气,可以将硬币吹入碗中
11.(2016·南通)龙卷风将物体“吸”起卷入空中,其中“吸”字蕴含的物理道理,与下列现象中的“吸”字相同的是()
A.地球“吸”地面上物体
B.两光滑铅块压紧后“吸”住
C.两船并行相“吸”碰撞
D.梳头后的梳子会“吸”头发
12.(2015·常州)为改善地铁地下车站的通风状况,小明设计了抽气管道,利用地面横风实现自动抽气.为提高抽气效果,管道上方遮雨盖的形状应设计成下列图中的()
13.(2016·无锡)生活中,“吸”字表述的现象,其原因各不相同,用吸管“吸”饮料,饮料是在的作用下被“吸”入口中的;用吸尘器“吸”灰尘,灰尘是由于空气流速越大,压强越的缘故被“吸”入吸尘器的.
14.(2017·南京)小明利用空易拉罐做物理小实验,如图所示,将两个易拉罐平行放置在水平桌面上,为了能让两易拉罐间距离增大,可用吸管按图中箭头(选填“A”或“B”)所示的方向用力吹气.
第3课时浮力物体的浮沉条件
梳理·考点清单
考点一浮力
1.浮力
(1)定义:
浸在液体或气体里的物体,受到液体或气体的托力,这个力叫作浮力.
(2)方向:
.
(3)影晌因素:
浸在液体中的物体所受浮力的大小与其和有关,与所处的深度无关.
2.称重法测浮力
(1)步骤
①用弹簧测力计测出物体在空气中所受的重力G;
②将物体浸没在液体中,读出弹赞测力计的示数F拉;
③物体受到的浮力大小为F浮=;
(2)适用条件:
称重法适用于测量密度比液体密度的实心物体受到的浮力.
考点二阿基米德原理
1.内容:
浸在液体中的物体所受浮力的大小等干被物体排开液体的.
2.公式:
F浮==.
3.理解
(1)由公式可知,浮力的大小与和有关,与物体的体积、物体本身的密度、形状等因素(选填“有关”或“无关”).
(2)物体浸没在液体中时,物体排开液体的体积物体的体积;物体部分浸在液体中时,物体排开液体的体积物体的体积.
(3)阿基米德原理(选填“适用”或“不适用”)于气体.
考点三物体的浮与沉
1物体的浮沉条件
(1)浸没在液体中的物体:
当F浮G时,物体会上浮;
当F浮G时,物体会悬浮;
当F浮G时,物体会下沉.
(2)实心物体浸没在液体中:
当ρ物ρ液时,物体会上浮;
当ρ物ρ液时,物体会悬浮;
当ρ物ρ液时,物体会下沉.
2.物体在液体中的状态
(1)漂浮:
物体静止在液面上,有一部分露出液面,这种状态称为漂浮.
(2)悬浮:
物体浸没在液体中,处于静止状态,称为悬浮.
(3)沉底:
物体静止在容器底,并对容器底部有压力.
考点四浮沉条件的应用
1.轮船:
正常航行的轮船处于状态.它受到的浮力重力,轮船的排水量是指轮船满载货物时排开水的.
2.潜水艇:
通过改变自身的,来控制上浮和下潜的.
3.气球(飞艇):
依靠充入密度比空气的气体.使其飘在空中.
突破·重点难点
重难点一阿基米德原理的应用
例1如图所示的三只球的体积是相等的在同种液体中静止,由图可知()
A.甲球受的浮力最小
B.乙球受的浮力最小
C.丙球受的浮力最小
D.三球受的浮力一样大
重难点二浮力的相关计算
例2(2018·怀化)在平静的池水中漂浮有一个木球,木球的体积为4dm3,露出水面的体积为总体积的
上,那么木球受到的浮力为N.木球的密度为kg/m3.(g=10N/kg)
例3(2017·荆州)将一实心物体挂在弹簧测力计上,待其静止时弹簧测力计的示数为7.2N,当把物体的三分之一浸在水中时,弹簧测力计的示数变为5.2N.此时物体受到的浮力为N.若把该物体放入密度为1.5×103kg/cm3且足够多的另一液体中待其稳定时,物体所受的浮力为.(g=10N/kg).
【技法点拨】
(1)审题:
抓住题目中的关键词语和信息,找出隐含条件,确定是哪一类问题,选择适当的公式;
(2)分别列出计算浮力的相关等式,然后将各等式联立求解相关的物理量.
注意:
(1)挖掘隐含条件是解决问题的关键.如:
看到“漂浮”“悬浮”“露出水面”“轮船在海上航行”等信息,确定用漂浮或悬浮法求浮力;看到“弹簧测力计吊着物体”,确定用称重法求浮力.看到“排开的液重”或将物体浸入装满液体的容器(或溢水杯)用阿基米德原理求浮力.
(2)涉及物体沉浮状态不明时求浮力,务必先判断物体的沉浮状态再求浮力.
重难点三浮沉条件的应用
例4(2018·黑龙江)海权握,国则兴.建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器.如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程.下列对此潜水艇分析正确的是()
A.悬浮和漂浮时受到的浮力相等
B.漂浮时排开的海水所受的重力最小
C.上浮过程中所受浮力逐渐变大
D.漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大
【技法点拨】
对于常见的利用浮沉条件的问题要抓住关键的不变量,当浸没在液体中的物体只受重力和浮力作用时:
探究·常考实验
实验探究影响浮力大小的因素
本实验的考查点主要有:
(1)弹簧测力计的使用与读数;
(2)用称重法测浮力(F浮=G–F拉);
(3)控制变量法的应用
a.控制液体的密度和物体在液体中所处的深度相同,探究浮力大小与物体排开液体体积的关系;
b.控制液体的密度和物体排开液体的体积相同,探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系;
c.控制物体在液体中所处的深度和物体排开液体的体积相同,探究浮力大小与液体的密度的关系;
(4)F浮=ρ液gV排的相关计算(密度、体积、浮力的相关计算);
(5)物体浮沉条件的理解(①计算固体的密度②物体上浮、下沉动态过程的判断);
(6)图像的绘制与分析;
(7)实验步骤的完善;
(8)实验方案设计.
例(2018·广西)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想:
猜想1:
浮力的大小可能与液体的密度有关
猜想2:
浮力的大小可能与物体的重力有关
猜想3:
浮力的大小可能与物体的形状有关
猜想4:
浮力的大小可能与排开液体的体积有关
(1)如图1所示,用手把饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,手会感到越吃力.这个事实可以支持以上猜想.(选填序号)
(2)为了研究猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N然后进行如图2所示的实验.
①在序号a的实验中物体所受的浮力为N.
②比较序号、、e的三次实验,可得出初步结论:
浮力大小与液体密度有关.
③进一步分析可知:
液体的密度越大,物体所受的浮力越.
④比较序号a、b、c的三次实验,可得出结论:
浮力的大小与物体的重力关.
(3)为了研究猜想3,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图3所示的实验、由此小明得出的结论是:
浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为这结论不可靠,主要原因是.
分类练习
考点1阿基米德原理
1.(2016·连云港)下列关于浮力的说法正确的是()
A.轮船从长江驶入大海,所受的浮力变大
B.悬浮在液体中的物体所受的浮力大小等于物体的重力
C.阿基米德原理说明物体所受的浮力大小等于物体的重力
D.鸡蛋放入清水中沉在杯子底部,是因为鸡蛋在清水中不受浮力
2.(2018·扬州)为了验证阿基米德原理,小明在一只塑料袋(塑料袋很轻很薄)中装入大半袋水,用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小.再将塑料袋极慢浸入水中,观察到测力计的示数变,说明盛水的塑料袋排开越大,受到的浮力越大.继续将塑料袋慢慢没入水中,当观察到现象时,弹簧测力计的示数为零,由此验证了阿基米德原理.小华准备将塑料袋装满水做同样的实验,操作时发现,塑料袋尚未完全浸入水中弹赞测力计的示数已为零,这是缘故.
考点2浮力的相关计算
3.(2016·南京)用手将一个密度为0.9×103kg/m3的实心小球,先后浸没在水和酒精中,松手后,小球静止时,排开水和酒精的体积分别为V1和V2,小球在水和酒精中所受的浮力分别为F1和F2,以下判断正确的是(ρ酒精=0.8×103kg/m3)()
A.V1:
V2=1:
1F1:
F2=5:
4
B.V1:
V2=4:
5F1:
F2=1:
1
C.V1:
V2=9:
10F1:
F2=9:
8
D.V1:
V2=8:
9F1:
F2=10:
9
4.(2016·淮安)一重物挂在弹簧测力计下,弹簧测力计示数为2N,将重物浸没在水中,弹簧测力计示数为1.2N,此时重物所受浮力为N;若改变重物漫没在水中的深度,重物所受浮力大小.
5.(2017·泰州)一物块的质量为9